(57)【要約】【課題】下層導体回路上に電解メッキにて形成される層間接続用ポストに於いて下層導体回路との密着力を向上しメッキ高さ均一化の方法及びそれを利用した多層配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】下層導体回路が設けられた絶縁基材上へ下層導体回路を含む全面に給電用導電性薄膜層を設けた後、全面にメッキレジスト層を形成して、接続する下層導体回路上にポストをメッキ形成する為の開口をレジスト層に形成した状態で電解溶液中にて該基材を陽極接続し電圧を印加することでポスト形成される部分の給電用導電性薄膜層全部及び下層導体回路の一部を溶解除去処理し金属メッキ液中にて該開口部内に電解メッキ析出させることでポストを形成する。【選択図】      図１
2006012870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下層導体回路が設けられた絶縁基材上へ下層回路を含む全面に給電用導電性薄膜層を設けた後、全面にメッキレジスト層を形成して、接続したい下層回路部分上にポストをメッキ形成する為の開口を該レジスト層に形成した状態で電解質溶液中にて該基材を陽極接続し電圧を印加することでポスト形成される部分の給電用導電性薄膜層全部及び下層導体回路の一部を溶解除去処理した後、金属メッキ液中にて該開口部に金属メッキを析出させることでポストを形成することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項２】
メッキレジスト層にポストをメッキ形成する為の開口部を形成した状態の絶縁基材を電解質溶液中にて、電解金属メッキ時の電流密度分布が相似となるか又は電解メッキ時の電流密度が高い部分はより高く且つ低い部分はより低い電流密度分布となる様に対向陰極をレイアウトした状態で陽極電圧印加し、給電用導電性薄膜の全部及び下層導体回路の一部を溶解除去して、ポストを形成するメッキ金属と下層導体回路のメッキ接合面積を大きくし良好な密着力を得ると共に、金属電解メッキ時の電流密度分布に応じその電流密度が高い部分の下層導体回路溶解除去量は多く且つ電流密度が低い部分の下層導体回路溶解除去量は小さくすることで金属メッキによるポスト形成時の高さ均一性を良好とすることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項３】
ポスト形成用電解金属メッキ時のメッキ液が硫酸銅メッキ浴でその液組成が硫酸銅濃度が５０ｇ／Ｌ〜２００ｇ／Ｌの範囲、硫酸濃度が５０ｇ／Ｌ〜２００ｇ／Ｌの範囲、塩素濃度が３０ｍｇ／Ｌ〜７０ｍｇ／Ｌの範囲にあることを特徴とする多層配線基板製造方法。
【請求項４】
前記ポストを形成する為の電解金属メッキ電源にステップ的に電流を制御出来る電源又はパルス電源を使用することを特徴とする多層配線基板製造方法。
【請求項５】
前記陽極電圧印加処理する為の電解装置及び槽をポスト形成用電解金属メッキ装置に組み込むことで連続的処理を可能として設備コスト及び加工工数を低減することを特徴とする請求項１、請求項２のいずれかに記載した多層配線基板製造方法。
【請求項６】
前記陽極電圧印加処理及びポスト形成用電解金属メッキ処理に於いて処理液撹拌方法として液をエアー撹拌するか又はポンプ循環撹拌させるか又は絶縁基材のポスト形成用メッキレジスト層開口部へ直接液をポンプ加圧噴出して撹拌させることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載した多層配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記陽極電圧印加処理に於ける電解質溶液に、硫酸及び塩酸又は硫酸及び過酸化水素水又は塩化アンモニウムとアンモニア水又は過硫酸アンモニウム又は塩化第１鉄と塩酸又は塩化第二銅と塩酸又はポストを形成する為の金属メッキ液の内のいずれかを含む溶液であることを特徴とする請求項１、請求項２のいずれかに記載した多層配線基板製造方法。
【請求項８】
前記ポスト形成用電解金属メッキ終了後の処理であるメッキレジスト除去処理及び給電用導電性薄膜層除去処理及び給電用導電性薄膜層に無電解銅メッキを使用した際に残留する触媒層のＰｄ除去処理の一部又は全部をポスト形成用電解金属メッキ装置に組み込むことで連続処理を可能とし設備コスト及び加工工数を低減することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載した多層配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はスタックビア構造多層配線基板の製造方法に係わるものであり、複数層の配線回路を有する多層配線基板の異なる回路層の電気的接続を電解金属メッキにより形成されたポストを利用して行う多層配線板の製造方法及びその多層配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型軽量薄型化が進むなかに於いて配線版基板はビルドアップ構造を採用することになったが今日の更なる高密度化要求に応える為従来のスタッガービア構造からスタックビア構造化が求められている。
【０００３】
このスタックビア構造を実現する工法は各種提案されており例えば、図２に示す様な導体回路層２０２を設けた絶縁基材２０１に絶縁層２０３を形成しこれに接続用穴（ヴィアホール）２０４を加工しこの穴を導電性ペースト２０５を充填する方法もしくは図３に示す様なメッキにて充填（フィルドメッキ法）する工法がある。
この時の穴加工方法としては感光性絶縁材料を露光現像にて加工するもの、熱硬化性樹脂を形成後レーザー加工するものがあるが前者材料は未だ安定した加工が出来ず微細化が難しいこと、後者は１穴づつ加工しなくてはならず高密度化が進み加工穴数も増大するにつれ加工時間が増大すること及び高価なレーザー加工機が必要なことから量産性及びコスト面で問題が生じている。
更にペースト充填ではその電気接続信頼性が、メッキ充填ではメッキ液安定性に課題が残されており量産工法としては未だ確立されていない。
【０００４】
一方絶縁層を形成する前に接続用導電性突起物を形成しこれを埋設するように絶縁層を形成する工法も多く提案されている。
例えば図４に示す様な下部導体回路４０２もしくは下層導体回路形成用導体層上に印刷により導電性ペースト４０３を突起状に形成後この上に上部回路形成用導体層４０５付き絶縁層４０４を加工するもの、或いは図５に示す様な、この導電性突起物５０６を下層導体回路５０２上又は上層導体回路形成用導電層上に金属を全面メッキ５０４してからこの上にエッチングレジスト５０５を露光現像し接続用突起物を形成するものがあるが、前者はスクリーン印刷にて形成する為その微細化が難しい点で、後者は下部回路又は上部回路形成用導電層をエッチング液から保護する為エッチングバリアー層５０３として突起物形成用金属とは異種の金属薄膜層を予め形成しておき突起物をエッチング形成後選択的エッチング液にてエッチング除去する工程をとる為工数及びコスト的な点で課題が残ること及び更なる微細化要求に於いて突起物の径が小さくなった際の密着力の問題がある。
【０００５】
上記に説明した工法の他に導電性突起物を直接金属電解メッキで行う工法（以降電解メッキで形成された導電性突起物をポストと呼ぶ）が特開平６−３１４８７８号公報に開示されており、該工法は工程が既存技術の組み合わせで且つ簡素でありコスト的に有利且つ小径ポストが形成出来ることにて優れた工法であるが、微細化に伴うポスト小径化により密着力が不足すること及びレジスト開口部がランダムに粗密に配置される為の電流密度不均一によりポスト高さ均一性が低く絶縁層形成後の研削研磨によりポスト頭頂部を均一の高さで全て露出させるのが困難であることに問題があることが解った
【０００６】
この工法を図６を用いながら以下に説明する。
給電用導電性薄膜層６０２を基材６０１全面に形成し（図６−ａ）メッキレジストを回路形状に加工した後パターン電解メッキを行って下層導体回路６０２を形成した後（図６−ｂ）この上にポスト形成用開口６０５を持ったメッキレジスト６０４を形成して（図６−ｃ）、この給電用導電性薄膜層６０２を利用して開口部を電解銅メッキで充填してポスト６０６を形成する（図６−ｄ）。その後レジストパターン及び給電用導電性薄膜層を除去し（図６−ｅ）絶縁層６０７をポストを埋め込む形で形成（図６−ｆ）、ポストの高さと同一になる様研削研磨する（図６−ｇ）。その後絶縁層上に給電膜を設け図６−ｂ同様上層導体回路を形成しポスト接続された多層配線板を製造する（図６−ｈ）。
【特許文献１】特開平６−３１４８７８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上の様に電解金属メッキで形成したポストにより下層導体回路と上層導体回路を電気的に接続する工法は低コストで優れたものではあるが、微細化要求のため小径化するポストの密着力及びレジスト開口部がランダム且つ粗密に配置される為の電流密度不均一による高さバラツキに対する解決が強く望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は下層導体回路が形成された絶縁基材全面に給電用導電性薄膜及びその上に回路接続用ポスト形成の為の開口部を設けたメッキレジスト層が形成された状態の基材を電解質溶液中にて陽極電圧印加することでポストが電解金属メッキ形成される下層導体回路上の給電用導電性薄膜の全部及び下層導体回路の一部を溶解除去しメッキ接合面積を大きくすることで密着力を強化し且つ陽極電圧印加する際の電流密度分布を金属電解メッキ時の電流密度分布と相似にするか又は電解メッキ時の電流密度が高い部分はより高い電流密度且つ低い部分はより低い電流密度分布となる様に対向電極をレイアウトした状態で陽極電圧印加し給電用導電性薄膜層の全部及び回路導体の一部を溶解除去することで電流密度の高い部分の溶解除去量を多くし電流密度の低い部分の溶解除去量を少なくすることにより電解金属メッキにより形成されるポスト高さの均一性を良好なものとする。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明した様に、ポスト接続する構造の多層配線板の製造方法において、メッキレジスト層にポストをメッキ形成する為の開口部を形成した状態の絶縁基材を電解質溶液中にて、電解金属メッキ時の電流密度分布が相似となるか又は電解メッキ時の電流密度が高い部分はより高く且つ低い部分はより低い電流密度分布となる様に対向陰極をレイアウトした状態で陽極電圧印加し、給電用導電性薄膜の全部及び下層回路導体の一部を溶解除去して、ポストを形成するメッキ金属と下層回路導体のメッキ接合面積を大きくし良好な密着力を得ると共に、金属電解メッキ時の電流密度分布に応じその電流密度が高い部分の下層回路導体溶解除去量は多く且つ電流密度が低い部分の下層回路導体溶解除去量は小さくすることで金属メッキによるポスト形成時の高さ均一性を良好とすることができる。
これにより高い接続信頼性を有したスタックビア構造多層配線板をフィルドメッキの様な新規技術を用いることもなく又レーザー加工機の様な高価な設備を使用することもなく製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照しながら本発明の実施形態に付いて以下に説明する。尚、説明を簡素化する為絶縁層が１層の場合として説明する。    
図面１に於いて図１−（ａ）はコアとなる銅張り基板の絶縁基材１０１に予め形成された下層導体回路１０２を示す。回路形成の方法は特に規定されない例えばエッチングレジストを用いたサブトラクト法でもメッキレジストを用いたセミアディティブ法でも作製出来る。
【００１１】
図１−（ｂ）は下層導体回路１０２を含む絶縁基材１０１全面にポストを電解金属メッキ形成させる際に給電膜となる給電用導電性薄膜層１０３を形成した状態を示す。この導電性薄膜層に用いられる材料は金属でも導電性有機膜でも構わないがその取り扱いから金属が好ましく、金属の場合はポスト形成金属と同種金属でも異種金属でも構わない、また下層導体回路材料と同種金属でも異種金属でも構わない。またその形成方法も無電解メッキ法でもスパッタリング法等を用ちいても或いはこの薄膜層上に若干の電解メッキを施して形成しても構わない。
【００１２】
図１−（ｃ）は給電用導電性薄膜層１０３上にメッキレジスト層１０４を形成した状態を示す。メッキレジスト材料としては特に規定されないが感光性樹脂を用いてカーテンコーター塗布やスクリーン印刷で形成する方法や又はフィルム状の感光性樹脂フィルムをロールラミネーターで熱圧着する方法等が有る。
【００１３】
図１−（ｄ）はメッキレジスト層１０４へポスト形成の為の開口部１０５を形成した状態を示す。開口方法は感光性樹脂層を露光・現像にて所定の位置に所望するポスト径に応じて形成すれば良い。現像形成後ポストキュアーの処理を施してレジストの密着力を上げたり、またはプラズマ処理等によりレジストスカムの除去やレジスト材質改変によるメッキ濡れ性の向上を行こなえばポスト形成時に一層良好な結果が得られる。
【００１４】
図１−（ｅ）は上記基材に電解質溶液中にて陽極電圧印加してレジスト開口部下の給電用導電性薄膜層１０３の全部及び下層導体回路１０２の一部を溶解除去した状態を示す。これはポストの密着力を強固なものとする為ポスト形成用メッキ金属と下層導体回路とのメッキ接合面積を大きくする目的及び陽極電圧印加時の電流密度を電解メッキ時の電流密度と相似となるか或いは電解メッキ時の電流密度が高い部分はより高く、低い部分はより低い電流密度分布となる様に陽極電圧印加時の対向電極をレイアウトした状態で溶解処理することにより溶解量が電解金属メッキ時の電流密度が高い部分では多く除去
され、低い部分では少なく除去されることからポスト形成時の高さを均一化する目的で行う。
【００１５】
この際電解質溶液がポスト形成用開口部内にて良好に循環される様液撹拌を行うがこの方法としてエアー撹拌やポンプ循環撹拌等あるがより効果的に行う為開口部へ直接液をノズルからポンプ加圧噴出させる噴流式撹拌方法が有効である。
【００１６】
また電解質溶液としては硫酸及び過酸化水素水の混合液又は塩化アンモニウムとアンモニア水又は過硫酸アンモニウム又は塩化第１鉄と塩酸又は塩化第二銅と塩酸等があるがポストを形成する為の電解金属メッキ液を用いても良い。
またその処理の為の電解装置及び槽をポスト形成用電解金属メッキ装置に組み込込むことで連続処理化し設備コスト及び加工工数を低減することも出来る。
【００１７】
図１−（ｆ）電解金属メッキによりレジスト開口部に金属がポスト１０６として析出充填された状態を示す。この金属は前記給電用導電性薄膜層１０３と及び下層導体回路１０２と同種金属でも異種金属でも良いが、その電気導通性や液管理の容易さから銅が好ましい。
【００１８】
電流通電条件としては通常のメッキ用整流器を用いても良いがポストの高さ均一性をさらに良好とし且つメッキ時間を短縮させる目的でステップ制御式整流器にて、メッキ初期に於けるレジスト開口部底部乃至底部に近い部分をメッキする際は電流が入り込み難く電流密度分布が悪くなる為低電流としメッキが成長するにつれ電流が入り込みやすくなったら高電流化する方法で行っても良い。或いはパルス電流通電により高さの均一化を図っても良い。
【００１９】
またメッキ液が硫酸銅メッキ液の場合メッキ高さの均一化を保ちながら高い電流密度でメッキ可能とする為液組成を高濃度硫酸銅、低濃度硫酸浴化すると効果的である。またこの場合浴に見合ったメッキ添加剤を選択する事でさらに効果は高まる。
【００２０】
メッキ液撹拌方法としては通常のエアー撹拌でも良いが小径レジスト開口部へ効率良く金属イオンを循環させメッキ電流密度を高くしてメッキ時間を短縮する為レジスト開口部へ直接メッキ液をノズルなどからポンプ加圧噴出させる噴流撹拌を用いると効果は大きい。またこの場合ノズル形状を適切に選択すると更に効果が上がる。
【００２１】
図１−（ｇ）は電解金属メッキによりメッキレジスト開口部１０５へ金属を析出充填後メッキレジストを剥離除去した状態を示す。この除去処理は使用したレジスト樹脂組成に応じた処理液を用いれば問題無く処理可能であり、例えばアルカリ剥離型ドライフィルを用いた場合では約３０〜４０℃に昇温した２〜３％の水酸化ナトリウム液中に浸漬して撹拌又は振動させるかスプレーノズル噴射にて除去可能である。
【００２２】
除去が困難で残些が残り易い場合は除去液中にてノズルなどから液を直接ポンプ加圧噴出して噴流撹拌させると効果的である。この浸漬除去の場合は処理槽などの設備を電解メッキ装置に組み込むことで設備コスト及び工数を低減することが出来る。
【００２３】
図１−（ｈ）は給電用導電性薄膜層１０３が除去されポスト１０６が下層導体回路１０２上に形成された状態を示す。除去は用いた材料に応じた除去剤を用いて処理すれば良く、例えば金属の場合ポスト形成用金属や下層導体回路と異種金属でも同種金属でも薄膜層の厚みを適正にしておけばフラッシュエッチングにて除去出来る為ポスト及び下層導体回路をダメージを与えることなく除去出来る。但し下層導体回路及が銅で薄膜層に無電解銅メッキ層を用いた場合等はフラッシュエッチング後残留した触媒層のＰｄ等を除去する必要が生じる場合があるが、硝酸系又は塩酸系処理液にて除去可能である。
【００２４】
図１−（ｉ）はポストを埋め込む様に絶縁層１０７が形成された状態を示す。ここで用いる絶縁層は基板に要求される特性例えばＴｇや誘電率等を満たす材料を選べば良く、形成もその性状に応じインクタイプならカーテンコ−ターやスクリーン印刷など又シートタイプなら真空ラミネーターなどを利用すれば形成出来る。
【００２５】
図１−（ｊ）は絶縁層１０７を研削または研磨して絶縁層の厚み及びポスト高さを均一化して平坦化されたポスト頭頂部を絶縁層表面に露出した状態を示す。これは用いた絶縁材料の硬さや粘性等に応じバフ研磨乃至ベルトサンダーなどを用いれば容易に処理出来る。
【００２６】
図１−（ｋ）は研削又は研磨により平坦化されたポスト頭頂部が露出された絶縁層上にポストにより電気接続された状態で上層導体回路１０８が形成された状態を示す。これは先ず絶縁層表面１０７を粗面化し上層回路密着力を確保してから無電解銅メッキにより表面全体に導通層を形成した後パネル銅メッキしてサブトラ法で形成しても良く或いは無電解銅メッキ後メッキレジスト形成しセミアディティブ法で形成しても良い。
【００２７】
以降はソルダーレジスト形成や端子処理等通常のプリント配線基板製造工程を実施することで製品化される。
【００２８】
以上の説明した実施の形態にて下層回路と上層回路がポストにより電気接続されたスタックビア構造の多層配線基板が製造される。
【実施例１】
【００２９】
３４０×４０６ｍｍサイズの市販銅張り積層板（板厚０．４ｍｍｔ、銅箔厚１８μmｔ）と携帯電話試作パターンを用いて下層導体回路を形成した後給電用導電性薄膜として無電解銅メッキを厚さ０．３〜０．４μmｔ形成し、この上に厚み６０μmのドライフィルムをラミネートして露光・現像処理にて９０μmφのレジスト開口部を形成した。この時の開口部レイアウトは試作パターンに従い面付け数は６製品、開口部数は８，３００個／製品面で、最短開口部間は３００μm、最遠開口部間は３２ｍｍで粗密さはかなり大きいものとなった。
この基材を陽極電圧印加すること無しに、通常パネルメッキ用硫酸銅メッキにて表ー１に示す条件で最大ポスト高さがドライフィルムを越えないようにメッキした。
表ー１  電解銅メッキ条件
2006012870.tif 000003
メッキ後ドライフィルムを３５℃の３％水酸化ナトリウム液へ浸漬除去し、次いで無電解銅膜を濃硫酸４０ｃｃ／Ｌ及び３０％過酸化水素水５ｃｃ／Ｌの混合液中にて浸漬して剥離除去しポスト高さ及び密着力を測定した。結果は表ー２へ示す如く高さ均一性及び密着力ともに実用に耐えるものではなかった。また、高さ測定は開口部粗密の中から均等に割り振りｎ＝２５ポスト測定したが、やはりポスト高さは開口部が密になっている部分が大きく、粗の部分が小さかった。密着力測定は高さ３０〜５０μmｔ内にある２０のポストで測定したが高さによる影響は無かった、バラツキはむしろ開口部の下地銅回路表面の活性化のバラツキによると推測した。
表ー２  測定結果
2006012870.tif 000004
【実施例２】
【００３０】
実施例ー１と同様にして作製したレジスト開口部が形成された基材を表ー３に示す条件にて陽極電圧印加した後実施例ー１と同条件で電解銅メッキして高さと密着力を同一場所ポストに付いて測定した結果、高さ及び密着力とも大幅に改善された。
ポスト密着力の値ばかりでなくバラツキも小さくなっているのは陽極電圧印加により回路導体表面が溶解除去されて表面の活性が均一化された為と考えられる。
表ー３  陽極電圧印加条件                
2006012870.tif 000005
表ー４  測定結果
2006012870.tif 000006
【実施例３】
【００３１】
実施例ー１と同様にして作製したレジスト開口部が形成された基材を表
ー５に示す様に撹拌を噴流撹拌にて陽極電圧印加した後電解銅メッキを液組成の変更と撹拌を噴流撹拌としてメッキし、高さと密着力を同一場所ポストに付いて測定した。
結果は表ー６の如く、高さバラツキは電流密度を上げたにもかかわらず改善された。
これは撹拌効果が上がった為と銅イオン濃度が上がった為レジスト開口部内の銅イオン濃度の交換率が上がった効果と考えられる。
表ー５  陽極電圧印加条件 
2006012870.tif 000007
表ー６  電解銅メッキ条件 
2006012870.tif 000008
表ー７  測定結果                 
2006012870.tif 000009
【００３２】
ここでの噴流条件は、陽極電圧印加及び電解銅メッキに於いて構造は共通で、図７へ示す如く塩ビパイプ（ＶＰ２５）７０２をピッチ１５０ｍｍにて液供給配管（ＶＰ５０塩ビパイプ）７０１から垂直に高さ５００ｍｍで立て液流接続させ、このパイプにピッチ５０ｍｍにて液噴出用ノズルを設け、これに液圧２．５ｋｇ／ｃｍ２ のポンプ加圧にて吐出させた。また、この噴流液が基材のレジスト開口部に均一に当たる様電気導通接続された基材７０４をストローク１５０ｍｍ、サイクル２０回／分にて左右に揺動させた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】は本発明によるスタックビア構造ポスト接続型多層配線板の製造方法を説明した図面。
【図２】回路接続用穴を加工し導電性ペースト充填する工法を示した説明図
【図３】絶縁層に穴（ＶＩＡ）を加工しフィルドメッキで充填する工法の説明図
【図４】下層回路上に導電性ペーストを印刷して突起形成し銅箔付き絶縁層をプレス積層        する工法の説明図
【図５】下層回路上に異種金属層形成後全面メッキしエッチングにてポスト形成する方法        の説明図
【図６】基材上に導電膜を形成し下層導体回路を形成後メッキレジストへ開口部を設け電        解メッキにてポスト形成する方法の説明図
【図７】は本発明の実施例に使用した噴流撹拌構造を概説した図面。
【符号の説明】
【００３４】
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１，６０１  絶縁基材
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２  下層導体回路
１０３、５０３  給電用導電性薄膜層
１０４、６０４  メッキレジスト
１０５、６０５  レジスト開口部
１０６、６０６  金属メッキポスト
１０７、２０３、３０３，４０４，５０６，６０７  絶縁層
１０８、２０６，３０６、４０６、５０７、６０８  上層導体回路
２０４  接続用穴（ＶＩＡ）
２０５  導電性ペースト   
３０５  穴埋めメッキ層
４０３  導電性突起
７０１  液供給配管
７０２  塩ビパイプ
７０３  液噴出用ノズル
７０４  電気導通接続された基材
【図１】
2006012870.tif 000010
【図２】
2006012870.tif 000011
【図３】
2006012870.tif 000012
【図４】
2006012870.tif 000013
【図５】
2006012870.tif 000014
【図６】
2006012870.tif 000015
【図７】
2006012870.tif 000016